바다의 비밀, 인공뼈의 강도를 증가시켜
바닷물이 얼 때, 순수한 물 결정은 층을 형성하고 소금과 미세유기물들은 얼음으로부터 축출되어 얼음 결정사이에 갇히게 된다. 그 결과 진주로된 웨이퍼와 유사한 구조가 형성되게 된다.
이 과정에서 아이디어를 얻어, 미국립 Lawence Berkeley 연구소의 재료공학자들은 현재 인공뼈에 사용되고 있는 재료보다 4배이상 강도가 높은 다공성, 가구조물 형태의 재료를 개발하였다. 물에 부유하고 있는 hydroxyapatite(수산화 인회석)를 형성시킨 후 얼린다. 바닷물 얼음속에 들어있는 불순물들처럼, hydroxyapatite는 얼음 결정사이에 축출되어 진주 웨이퍼와 같은 구조의 물질이 된다.
이 냉각 속도를 증가시키면, 층상 구조의 두께가 줄어들게 된다. 최종적으로, 연구진은 1마이크로 두께를 갖는 미세구조를 만드는데 성공하였다. 참고로 진주 구조는 0.5 마이크로의 두께를 갖는다.
(ACB)

세라믹 기반 센서 기술 개발
미국 Toledo 대학과 Ohio 주립 대학의 연구진은 텅스텐 산화물과 몰리브덴 산화물을 사용한 극저농도의 CO를 검출할 수 있는 새로운 기술을 개발하는데 성공하여 Techical Insight 저널에 발표하였다.
이 기술은 금속/금속산화물(M/MO)의 공존에 대한 정확한 열역학적 계산에 기반하여 개발된 기술로, 센서 능력을 향상시킬 수 있는 새로운 산화환원 기술을 탄생시켰다. 열역학적 평형 M/MO 라인을 따라 산소 분압을 조절하여, “산소 결핍” 상태하에서 원자/분자 단위의 새로운 산화물 표면 형성과 성장을 조절함으로써 센서 물질로 사용할 수 있게 된 것이다.
주어진 산소 농도보다 약간 낮거나 높도록 산소 퍼텐셜을 정밀하게 조절함으로써, 과학자들은 원자/분자 단위로 주어진 세라믹 산화물을 환원 또는 산화시킬 수 있었다. 과학자들은 이것이 산소를 원자/분자 단위로 조절한 첫 번째 기술이라고 발표하였다. (ACB)

AlN 파우더 합성
AlN 파우더의 연소 합성 반응 조절은 메사한 파우더를 위해 필수적인 고정이다. 일본의 오사카 대학의 과학자들은 H2가스를 반응물 N2가스에 첨가하고 반응물 혼합 가스에 NH4를 첨가하여 반응을 조절하는데 성공하였다. 이렇게 얻어진 파우더는 큰 비표면적과 작은 평균 입자 크기를 보였으며 첨가물 없이 얻어진 파우더 보다 상대적으로 적은 산소 함량을 보였다.
파우더는 10 vol% H2와 1.0 mass%의 NH4를 첨가하여 합성되었고, 1810℃, 0.11MPa의 N2 압력에서 5 mass%의 Y2O3을 사용하여 소결되었다. 소결된 AlN은 벌크 밀도가 3.3g/cm3이었고 160W/mK의 열전도도를 보였다.
AlN은 차세대 고밀도 회로에서 전자 장치에 사용될 물질로 기대되고 있다. (ACB)

산화물 세라믹스 나노시트의 양산기술 개발
  (주)아트과학은 2003, 2004년도 지역 신생컨소시엄연구개발사업으로 (독)물질 . 재료연구기구, (독)산업기술종합연구소, 茨城대학, 茨城縣공업기술센터와 공동으로 산화물 세라믹스 나노시트와 그 양산기술을 개발했다. 개발한 나노시트는 기재를 이용하지 않는 유동계면 졸겔법이라고 하는 습식 프로세스로 제조된다. 나노입자와 나노튜브 및 나노매터리얼로서 주목되는 나노시트는 지금까지 기체-액체 계면을 이용하거나 기재를 템플레이트로 하는 박막을 기재로부터 박리시키는 방법으로 하는 제조가 제안되고 있는데, 두께를 1㎛이하로 제어하여 공업적으로 제조할 수 없었다. 도 층상결정 박리법에 의한 층상결정성 물질을 단층박리하여 얻어진 나노시트와는 구조가 전혀 다른 새로운 세라믹스 나노시트이다.
  본 기술은 주로 금속 알콕시드를 원료로 하여 전구체의 분자설계를 비롯한 프로세스의 정밀한 케미컬 디자인을 각 조성의 산화물 세라믹스에 대해 시행함으로써 세계에서 최초로 산화물 세라믹스 나노시트를 고속으로 대량 제조하는데 성공했다. 유동계면 졸겔법은 전구체 용액을 흐르는 수면 위에 적하(滴下)하여, 유적(油滴)이 수면 위에 퍼지는 원리로 전구체 용액을 전개시키면서 겔 나노시트화하는 것이다. 이 방법을 따르면 지금까지 불가능했던 두께가 100㎚이하인 겔 나노시트의 연속 제조가 가능하며, 몇 ㎏ ~ 몇 십㎏/월의 플랜트화에 대한 전망도 밝다. 이것은 달리 예가 없는 세계적으로 앞선 나노시트 제조기술이다.
  얻어진 겔 나노시트를 적당한 열처리로 세라믹스화함으로써 고기능 광촉매로서 용도개발이 진행 중인 TiO2, ZrO2, Ta2O5와 복합산화물인 TiO2,-SiO2, TiO2-ZrO2, TiO2-Ta2O5, 그리고 강유전체인 적층 세라믹스 콘덴서에 대한 응용이 기대되는 BaTiO3, 등이 이미 나노시트화되어 있다. 또 SiO2와 Al2O3등에서도 개발이 진행되고 있어, 당초 목표로 했던 에너지 변환 디바이스의 용도에 그치지 않고 보다 광범위한 응용을 목표로 한 개발에 기대가 모아지고 있다.
  제조되는 세라믹스 나노시트는 현재는 두께가 50~500㎚으로 제어되어 제조되는 고(高)에스펙트비(比)의 분말로서 회수되고 있다. 앞으로 대면적 무결함의 나노시트 이용기술의 개발을 추진함으로써 혁신적 디바이스 제조 프로세스로 발전할 것이 기대되고 있다. (CJ)

<본 사이트에는 일부 생략되었습니다. 더 많은 정보는 월간세라믹스 2006년 7월호를 참조바랍니다.>